納米結(jié)構(gòu)近場光波的時(shí)域有限差分法研究.pdf

1、納米金屬結(jié)構(gòu)中表面等離子體(Surface Plasmons)效應(yīng)及其應(yīng)用越來越受到人們的關(guān)注。通過表面等離子體激元的產(chǎn)生，可獲得亞波長范圍內(nèi)光能量的聚集與釋放，實(shí)現(xiàn)亞波長限度內(nèi)光波的控制。這對由此引出的納米光子學(xué)器件如納米天線、亞波長成像和超分辨透鏡等的原理與設(shè)計(jì)有重要基礎(chǔ)地位和學(xué)術(shù)意義。因此表面等離子體激元的研究成為倍受關(guān)注的重要熱點(diǎn)前沿領(lǐng)域，并形成了新的光學(xué)分支學(xué)科--表面等離子體激元亞波長光學(xué)。納米金屬縫及其周期結(jié)構(gòu)的光波傳播規(guī)

2、律是表面等離子體激元研究中的基本問題，作為納米結(jié)構(gòu)的簡單模型，一維單縫的近場研究具有重要的基礎(chǔ)意義。 本文利用適用于金屬的二維色散時(shí)域有限差分法(2D-Dispersive FDTD Method)，重點(diǎn)研究了金屬Ag邊界處電磁場的連續(xù)性問題，對比了理想導(dǎo)體與實(shí)際金屬的不同；數(shù)值模擬了一維單縫的透射場以及透射光譜，獲得了單縫的透射異常現(xiàn)象，全文內(nèi)容共分五章。 第一章主要介紹了課題的研究背景,簡單概述了表面等離子激元在近場

3、光學(xué)中的應(yīng)用。 第二章介紹了時(shí)域有限差分法(FDTD)的特點(diǎn)以及基本原理，討論了時(shí)域有限差分法數(shù)值解的穩(wěn)定性以及時(shí)間步長與空間步長的關(guān)系，給出了時(shí)域有限差分法中目前常用的完全匹配層(PML)吸收邊界條件。 第三章針對金屬的負(fù)折射率特性，通過引入洛倫茲(Lorentz)色散模型，自主編制了色散FDTD計(jì)算程序，并使金屬邊界電磁場滿足連續(xù)性。 第四章利用色散的FDTD計(jì)算程序數(shù)值模擬了納米金屬Ag單縫的透射光場，研究